基于叶绿体基因组的串珠藻目系统发育重建及中国串珠藻目植物分类修订

Batrachospermales belongs to Rhodophyta. It is a natural group with special and obvious characteristics, and also a very important and representative taxa in freshwater red algae. Many species in this order have been fragile because they prefer low temperature, weak illumination, high dissolved oxygen and are intolerant to pollution. In this project, we will obtain comprehensive and accurate chloroplast genome sequence of the representative species of Batrachospermales by high-throughput sequencing in combination with various bioinformatics softwares. Phylogeny of Batrachospermales was reconstructed based on genomic sequences obtained in this study and from the nucleotide database using phylogenomic methods with different parameters and evolutionary models. Meanwhile, a revision on the existing Batrachospermales taxa and discovery of new species in China were conducted based on the compositional and structural features of chloroplast genomic sequences. Our project will contribute to the understanding of Batrachospermales phylogeny and provide more evidence for the endosymbiotic origin of chloroplast. It will also be meaningful for the conservation and restoration of the endangered species of Batrachospermales in China and enrich the species diversity of this order.

串珠藻目属红藻门，是一个具有独特的、非常明显的特征的自然类群，也是淡水红藻中极其重要并具有代表性的类群。由于该目植物喜低温、弱光、高溶氧，不耐污，有的种类已处于珍稀濒危状态。本项目拟通过对串珠藻目中各个类群代表种类的叶绿体基因组进行高通量测序，利用最新的测序方法和多种生物信息学软件对该类群的叶绿体基因组进行拼接组装，获取全面准确的叶绿体基因组序列，在此基础上利用系统发育基因组学前沿方法，联合数据库中有关的叶绿体基因组序列信息，结合多种参数设置和进化模型，重建串珠藻目植物的系统发生关系，同时依据中国串珠藻目类群的叶绿体基因组序列信息，分析其组成和结构特征，对已有类群进行修订，并进一步发现新分类群。本项目的研究不仅对进一步科学客观地了解串珠藻目的系统发育过程具有重要科学意义，并可为解决有关叶绿体起源的问题提供更多的理论依据，对进一步丰富中国该目植物的多样性，保护和恢复濒危物种也具有现实意义。

串珠藻目Batrachospermales属红藻门，是一个具有独特的、非常明显的特征的自然类群，也是淡水红藻中极其重要并具有代表性的类群。由于该目植物喜低温、弱光、高溶氧，不耐污，有的种类已处于珍稀濒危状态。通过本项目的执行，已利用高通量测序技术获取串珠藻目代表类群的叶绿体全基因组序列信息，运用生物信息学软件对叶绿体基因片段进行分选，进而对片段进行延伸、合并与补洞，得到了完整的环状叶绿体全序列，填补了淡水红藻叶绿体基因组序列领域的研究空白。在此基础上，分析了串珠藻目叶绿体基因组组成及结构特征，了解了其独特的进化倾向及特点，为叶绿体基因组进化研究提供了一定的理论基础。同时，利用系统发育基因组学的方法，通过去除其中高变异速率序列及突变饱和位点，运用多种系统发育分析方法和不同进化模型，降低分析过程中的系统误差，构建了更加真实可靠的串珠藻目植物系统发育关系。通过对中国串珠藻目植物的补充采集，结合叶绿体全基因组序列信息，对中国的串珠藻目植物进行了分类修订，发现并报道了5个新种，丰富了中国串珠藻目植物的多样性。本项目的研究不仅对进一步科学客观地了解串珠藻目的系统发育过程具有重要科学意义，并可为解决有关叶绿体起源的问题提供更多的理论依据，对进一步丰富中国该目植物的多样性，保护和恢复濒危物种也具有现实意义。